JP4489988B2 - アンカー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として採掘及び／又はトンネル工事で使用するアンカーに関し、特に、一端部にドリルヘッドを、他端部に作用手段を有する管状部材を具え、該管状部材の内部には少なくとも部分的に一成分系又は多成分系のモルタル材を充填すると共に、少なくとも１本の排出チャネルがドリルヘッドの領域を貫通するアンカーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル、坑道等の中空スペースの内壁を安定させる一種のロックアンカとして使用するアンカー自体は既知である。この場合、アンカーにより内壁に対して垂直に連続するロック層を互いに固定するが、多くの場合には中空スペースが形成されるためにロック層の負荷能力等の力学的特性が損なわれる。したがって、このようなロック層は、更に離れて位置する無傷のロック層に固定することが考えられる。
【０００３】
上述の構成を有するアンカーは、例えば、米国特許第４０５５０５１合明細書に開示されている。この既知のアンカーは、一端にドリルヘッドを、他端に作用手段を具える管状素子から形成され、その内部にモルタル材が充填される。少なくとも１本の排出チャネルがドリルヘッドを貫通する。既知のアンカーの定着工程は２段階で実行される。第１段階では、ドリル装置等により岩盤等の基盤内にドリル孔が形成される。ドリルアンカのドリルヘッドによってドリル方向側端部で削出・粉砕された岩石は、ドリルヘッドに設けられている排出口と、ドリル孔内壁からアンカーの外周までの中間スペースを経て排出される。第２段階では、定着方向と反対側に位置する端部において、ピストンが定着方向に押し込まれる。このピストンは、アンカー内に収められているモルタル材を、排出口からドリル孔内に押し出すものである。
【０００４】
上述した既知のアンカーは、アンカー内に収容したモルタル材に係る取り扱いが容易でなく、安全性も必ずしも保障されない欠点を有する。アミノ基エポキシ硬化剤等の侵食性を有するモルタル材成分がアンカーの内部を腐食させると共にアンカーの機能を損なう場合がある。
【０００５】
更に、上述した既知のアンカーはその内部に収容したモルタル材を完全に押し出すことができず、押し出し量は使用する定着装置により大きく左右される。したがって、モルタル材の必要量を確定するのが極めて困難である。この難点は、総費用に占めるモルタル材のコストの割合が非常に大きいことから、一層顕在化する。
【０００６】
【発明の課題】
本発明の解決すべき課題は、内部に収容されたモルタル材を使用時にほぼ完全に押し出すことができ、しかも操作性に優れ、低コストで製造可能なアンカーを提案することにある。
【０００７】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明は、一端部にドリルヘッドを、他端部に作用手段を有する管状部材を具え、該管状部材の内部には少なくとも部分的に一成分系又は多成分系のモルタル材を充填すると共に、少なくとも１本の排出チャネルがドリルヘッドの領域を貫通するアンカーにおいて、モルタル材を、管状部材に沿って変位可能な２本のピストン間における少なくとも１個の中空円筒形状の容器内に収容すると共に、ピストンの定着方向側に、少なくとも１個の貫通孔を有するシリンダ領域を具え、該貫通孔は、少なくとも管状部材に沿って延在するピストンの長さに対応する所定距離だけシリンダ領域の遊端から離間させて配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、管状部材に沿って変位可能なピストン間に収めたモルタル材が、外部から及ぼされる圧力によって容器の定着方向に移動する。容器内にピストンのためのシリンダ領域を配置することにより、定着方向側の端部領域に位置するピストンは、モルタル材のための貫通孔を解放するまで定着方向に移動可能となる。シール機能を有するピストンを使用するため、十分な圧力を作用させることにより、いかなる状況においても貫通開口を確実に解放することが可能である。更に、この実施形態は、貫通孔の解放に複雑なメカニズムを要しないため、経済的に実現可能である。本のピストン間に設けた容器にモルタル材を保管することにより、アンカー及びモルタル材の簡便かつ確実な取り扱いが保障される。ピストンは、モルタル材をシールすると共に、管状部材とは別個に保管する機能を発現し、所要に応じて現場で取り付けることも可能である。これにより保管費用が削減され、モルタル材は十分に安全な態様で保管可能となる。
【０００９】
シリンダ領域には、外周に均等配分した少なくとも２個の貫通孔を設けるのが有利である。これにより、管状部材の全周に亙るモルタル材の均等な配分が可能となり、一層高い係止値が達成される。
【００１０】
ドリルヘッドの外径を、管状部材の最大直径より大とするのが好適であり、この場合にはモルタル材に混合したドリル屑を受けるための環状スリットを確実に形成することができる。
【００１１】
貫通チャネルを形成するため、容器の外径を管状部材の内径より小とするのが好適である。更に、その結果、容器を管状部材の内部に容易に導入することが可能となる。このような容器の構成により、アンカーを低コストで製造することが可能となる。また、貫通チャネルを形成するための付加的な素子又は作業工程が不要となり、アンカーの簡便かつ確実な操作が保障される。
【００１２】
容器にモルタル材を受けるために、少なくとも１個のホースバッグを設けるのが好適である。それにより、モルタル材を容器に収容する作業が容易となり、本発明によるアンカーの簡便な操作性が確保される。
【００１３】
ほぼ中空円筒形状とした複数個の容器にモルタル材を収容するのが有利である。この場合、多成分系モルタル材における混合比は、容器の寸法によって調整することが可能である。加えて、モルタル材の各成分が互いに完全に分離して保管される。
【００１４】
管状部材の寸法決定に好ましくない影響が及ぼされないように、容器を管状部材の長手方向に相前後させて配置するのが好適である。更に、断面を丸く形成したピストンは良好なシール特性を発現する。相前後させて配置した容器の場合、既に丸い断面が存在するため、この断面を応用することができる。
【００１５】
モルタル材の押し出しに際して全ての容器に圧力を均等に加えるため、定着方向とは反対側に位置する容器のピストンは、一体的に形成されたピストンロッドを介して互いに結合するのが有利である。この場合、各成分の混合比は容器の直径により容易に決定することができる。
【００１６】
定着工程に際しては、モルタル材に含まれる化学物質が容器とピストンに接触する。したがって、化学物質による分解を防ぐため、容器及びピストンはプラスチック製とするのが好適である。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。
【００１８】
図１及び図２に示す本発明によるアンカーは、円筒形状の管状部材１を具える。この管状部材の内部には、モルタル材４を収める容器７を具える。管状部材１は、定着方向側の端部にドリルヘッド２を、定着方向とは反対側の端部には所定の外面プロファイルを有する作用手段３を具える。
【００１９】
金属製とした管状部材１は、1個又は外周に均等配分した複数個の排出口５を定着方向側端部に有し、その全長に亙って外面プロファイルを有する。
【００２０】
ドリルヘッド２は円錐形状の先端部を有し、その先端面に硬質金属等からなる切削素子１０が被着されている。ドリル屑を受けるために、ドリルヘッド２の外径は、管状部材１の直径より大とする。
【００２１】
プラスチック等で成形した円筒形状の容器７の両端部は、管状部材１に沿って変位可能なピストン８，９により閉鎖される。外周に均等配分した複数個の貫通孔１１を有するシリンダ領域６は、定着方向Ｓでピストン８に隣接する。貫通孔１１は、シリンダ領域６の遊端に対して距離ａだけ離間して配置されている。この距離ａは、少なくとも管状部材１に沿って延在させたピストン８の長さｌに一致する。
【００２２】
図２に示した定着工程において、アンカーにはドリル装置等（図示せず）により回転運動と軸線方向推力とが与えられる。ドリルヘッド２によって、管状部材１を受けるための円筒形状ドリル孔１６が基盤に形成される。所望の定着深度に到達すると、加圧手段１５により定着方向Ｓに作用する圧力が、定着方向と反対側に位置するピストンに及ぼされる。容器７の内部に収められているモルタル材４は、圧力を更に定着方向側ピストン８に伝達する。定着方向Ｓ側に配置したピストン８は、完全にシリンダ領域６に位置すると共にモルタル材４のための貫通孔１１が解放されるまで定着方向Ｓに変位する。モルタル材４には、定着方向Ｓと反対側に位置するピストン９により更に圧力が加わるため、図２に示すように、モルタル材４はピストン８から解放された貫通チャネル１２を通って導かれ、そこでドリル屑と混合する。ドリル屑と混合したモルタル材４は、ドリル孔１６の内壁と管状部材１の外面との間の中間スペースに圧力の作用下で均等配分される。
【００２３】
図３に示した本発明による別の実施形態において、アンカーはドリルヘッド２２と管状部材２１とを具える。この管状部材２１における定着方向側の端部領域には、複数個の排出口２３を設ける。図１及び図２に示した実施形態とは異なり、複数個、好適には２個の容器２４，２５を管状部材２１内の長手方向に配置する。このアンカーは、多成分系モルタル材に適している。モルタル材の各成分３７，３８は、２本のピストン３２，３３；３１，３９間における分離した容器２４，２５内に保管することができる。
【００２４】
第１容器２４は、一定の距離を隔てたスペーサ２６，２７により、管状部材２１内の中心に配置される。定着方向と反対側に配置されたスペーサ２７はフランジとして形成され、第１容器２４の外壁と管状部材２１の内壁との間で閉鎖するように作用する。定着方向Ｓに配置したスペーサ２６は、外周全体に亙って連続的に延在するものではない。したがって、排出口２３と接触する流出チャネル２９が生じる。
【００２５】
第１容器２４に配置した第２容器２５は、フランジ３０と定着方向側にフランジ形状を呈するピストン３１とによって、第１容器２４内の中心に保持される。フランジ３０及びピストン３１は、第１容器２４の内壁と第２容器２５の外壁との間でシール機能を発現する。第２容器２５は、第１容器２４よりも短く形成される。
【００２６】
プラスチック等で成形した円筒形状の第２容器２５の両端部は、管状部材２１に沿って変位可能なピストン３２，３３によって閉鎖される。外周に均等配分した複数個の貫通孔３４を有するシリンダ領域３５は、定着方向Ｓでピストン３２に隣接して配置される。貫通孔３４は、シリンダ領域３５の遊端に対して距離ｂだけ離間している。この距離ｂは、少なくとも管状部材２１に沿って延在させたピストン３２の長さに一致する。更に、ピストン３１は、定着方向と反対側に位置する端部において、少なくとも距離ｂだけ第２容器２５から突出する。成分３７は、付加的にホースバッグ（図示せず）内に収めることができる。
【００２７】
プラスチック等で成形した円筒形状の第１容器２４における定着方向側の端部は、ピストンロッド４１を介してピストン３３と結合したピストン３９により閉鎖され、これとは反対側の端部は管状部材２１に沿って変位可能なフランジ４３により閉鎖される。フランジ４３は、第１容器の内壁とピストンロッド４１の外被面との間でシール機能を発現する。フランジは、ピストン３１における定着方向の反対側部分を形成する。第１容器２４は、フランジ４３の半径方向投影領域から定着方向Ｓに距離ｂだけ離間した位置で、少なくとも１個の貫通孔４０を有する。その他の貫通孔４２は、フランジ３０の半径方向投影領域から定着方向に離間して、第１容器２４上に互いに対称的に配置される。
【００２８】
基盤（図示せず）内の定着工程において、ドリル装置等（図示せず）によって回転運動と軸線方向推力とがアンカーに与えられる。ドリルヘッド２２は、管状部材２１を受けるための円筒形状ドリル孔（図示せず）を基盤内に形成する。アンカーが十分な深さにセットされると、ピストン３９に圧力が加わり、ピストン３９と、ピストンロッド４１を介したピストン３３とがは定着方向Ｓに移動する。先ず、ピストン３１，３２はモルタル材の成分３７，３８によって定着方向Ｓに移動する。両ピストン３１，３２が対応する貫通開口を解放すると、ピストン３９によって生じた圧力は成分３７，３８が容器２４，２５から各貫通孔３４，４０を通じて流出することで低下する。モルタル材の各成分３７，３８は、流出チャネル２９を通じて排出口２３に到達し、そこから排出される。本発明によるアンカーの回転運動により、ドリルヘッド２２の領域内でモルタル材の各成分３７，３８が互いに混合する。回転運動と圧力とにより、混合されたモルタル材がドリル孔内壁とアンカーの外面形状との中間スペースに押し出される。そこで、モルタル材は硬化し、アンカーは周囲の基盤と堅固に結合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態によるアンカーを未装着状態で示す縦断面図である。
【図２】 図１に示したアンカーを定着状態で示す縦断面図である。
【図３】 別の実施形態におけるアンカーを未定着状態で示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，２１ 管状部材
２，２２ ドリルヘッド
３ 作用手段
４ モルタル材
５，２３ 排出口
６ シリンダ領域
７，２４，２５ 容器
８，９，３１，３２，３３，３９ ピストン
１０ 開削素子
１１，３４，４０ 貫通孔
１２ 貫通チャネル
１４ 基盤
１５ 加圧手段
１６ ドリル孔
２６，２７ スペーサ
２９ 流出チャネル
３０，４３ フランジ
３７，３８ 成分
４１ ピストンロッド

Claims (9)

1. 主として採掘及び／又はトンネル工事で使用するアンカーであって、一端部にドリルヘッド（２，２２）を、他端部に作用手段（３）を有する管状部材（１，２１）を具え、該管状部材（１，２１）の内部には少なくとも部分的に一成分系又は多成分系のモルタル材（４，３７，３８）を充填すると共に、少なくとも１本の排出チャネル（５，２３）がドリルヘッド（２，２２）の領域を貫通するアンカーにおいて、モルタル材（４，３７，３８）を、管状部材（１，１２）に沿って変位可能な２本のピストン（８，９，３１，３９，３２，３３）間における少なくとも１個の中空円筒形状の容器（７，２４，２５）内に収容すると共に、ピストン（８，３１，３２）の定着方向（Ｓ）側に、少なくとも１個の貫通孔（１１，３４，４０）を有するシリンダ領域（６，３５）を具え、該貫通孔（１１，３４）は、少なくとも管状部材（１，２１）に沿って延在するピストン（８，３２）の長さ（ｌ）に対応する所定距離（ａ，ｂ）だけシリンダ領域（６，３５）の遊端から離間させて配置したことを特徴とするアンカー。
2. 請求項１記載のアンカーにおいて、シリンダ領域（６，３５）は、外周に均等配分した少なくとも２個の貫通孔（１１，３４）を有することを特徴とするアンカー。
3. 請求項1又は２に記載のアンカーにおいて、ドリルヘッド（２，２２）の外径を、管状部材（１，２１）の最大直径より大としたことを特徴とするアンカー。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のアンカーにおいて、貫通チャネル（１２，２９）を形成するため、容器（７，２４，２５）の外径を管状部材（１，２１）の内径より小としたことを特徴とするアンカー。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のアンカーにおいて、モルタル材（４，３７，３８）を容器（７，２４，２５）内に収めるために、少なくとも１個のホースバッグを具えることを特徴とするアンカー。
6. 請求項１〜６の何れか一項に記載のアンカーにおいて、モルタル材（３７，３８）を、ほぼ中空円筒形状の複数の容器（２４，２５）内に収容したことを特徴とするアンカー。
7. 請求項６記載のアンカーにおいて、複数の容器（２４，２５）を管状部材（２１）の長手方向に相前後させて配置したことを特徴とするアンカー。
8. 請求項６又は７に記載のアンカーにおいて、定着方向と反対側に位置する容器（２４，２５）のピストン（３３，３９）は互いに結合されていることを特徴とするアンカー。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載のアンカーにおいて、容器（７，２４，２５）及びピストン（８，９，３１，３２，３３．３９）をプラスチック製としたことを特徴とするアンカー。

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